文档介绍：螂直流电机的调速系统设计罿羇膃蒃蚇系部名称肅:薂电气自动化学院膃学生姓名螈:蒈芅专业名称虿:袀自动化薆班级蚅:蒀自动0804蚇时间蚄:膄2010年12月5日至膀2010年12月17日蚈肇薄羀螀直流电机的闭环调速系统设计膅一、设计要求羃利用PID控制器、光电传感器及F/V转换器设计直流电机的闭环调速系统。蚁设计方案分析薇器材:电路板、PID控制器、小型直流电机、蒈LM331、ST151各一片莂电阻、电容若干、导线、LM324若干莁原理框图:薈输入输出蚆肆膂蚀螄薅袂蒇肇减羄PID控制器蚂直流电机蕿F/V转换器Lm331芅莄光电传感器ST151注:,作为共同输入,通过PID控制器调节,驱动电机工作。,叶轮通过转动在光电传感器处产生脉冲信号并输入给F/V转换器;F/V转换器将频率信号转换为电压信号,将此作为反馈信号然后通过PID控制器对输出电压进行校正。薇四、硬、软件设计及背景知识介绍螃PID比例积分微分控制器膃PID控制器的简单介绍莇PID是比例P(Proportional)、积分(Integral)、微分D(DifferentialorDerivative)控制的简称。在PID调节器作用下,我们可以对误差信号分别进行比例、积分、微分控制,调节器的输出作为被控对象的输入控制量。蚆PID调节器的传递函数和电路连接如下图所示,在式中,Kp为比例增益,Ti为积分时间,Td为微分时间。节PID传递函数:蕿葿PID电路连接:袄蚂莀蒀PID控制器参数的确定***PID控制是比例、积分、微分控制的总体,而各部分的参数KP、TI、莅TD大小不同则比例、微分、积分所起作用强弱不同。在工业过程控制中如何把三参数调节到最佳状态需要深入了解PID控制中三参量对系统动态性能的影响。以单闭环调速系统为例,讨论各参量单独变化对系统控制作用的影响。在讨论一个参量变化产生的影响时,设另外两个参量为常数。肀PID参数对系统的影响:芇芅螅通过仿真PID控制器参数确定如下袁KP=20TI==:蚇见附件《基于MATLAB仿真下PID参数整订》芄薁LM324放大器莀LM324为四运放集成电路,它采用了14脚双列直插塑料进行封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。螆LM324引脚排列见图。蚃莁Lm324管脚图膈在电路设计时,将F/V转换器LM331输出的电压反馈信号经Lm324放大反馈到电路中;4和11管脚分别接+12V,-12V电源。膈光电转换器ST151肃光电转换器ST151是单光束直射取样式光电传感器,采用高发射功率红外光电二极管和复合晶体管组成,性能可靠;体积小,,IC卡电度表等各种需测量计数的场合。肂艿芆ST151实物图 ST151内部结果图蒂在本实验中,当电机驱动转动叶轮时,通过光电传感器将光信号转换为具有一定频率的脉冲信号,再将该脉冲信号传送给F/V转换器LM313。螂频率-电压变换器LM331莀LM331是美国NS公司生产的性能价格比比较高的集成芯片。它是当前最简单的一种高精度V/F转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。LM331双列直插式8引脚芯片,其引脚框图如图1所示。莅膆薃Lm331逻辑框图肈Lm331各引脚功能说明如下:螇脚1为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉冲宽度与内部单稳态电路相同;蚅脚2为输出端脉冲电流幅度调节,RS越小,输出电流越大;芃脚3为脉冲电压输出端,OC门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空或接地;脚4为地;腿脚5为单稳态外接定时时间常数RC;袆脚6为单稳态触发脉冲输入端,低于脚7电压触发有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw;肄脚7为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低;,正常工作电压范围为4~40V。线性度好,%,;变换精度高数字分辨率可达12位;外接电路简单,只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路,并且容易保证转换精度。芀由LM331构成的频率-电压转换电路如图4所示,输入脉冲fi经R1、C1组成的微分电路加到输入比较器的反相输入端。输入比较器的同相输入端经电阻R2、/3的直流电压,